用于使涂层沉积在装置上的改进的沉积技术制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种适合于使涂层沉积在装置上的沉积方法。该方法特别适合于使自组装单层（SAM）涂层沉积在微机电结构（MEMS）上。该方法采用载气，以在装置被定位在其中的加工室中形成沉积蒸气，其中沉积蒸气包括控制量的蒸气前体材料和蒸气反应物材料。即使当反应物材料和前体材料的体积比率显著高于之前在现有技术中采用的那些比率时，采用所描述的技术避免了装置的微粒污染的有问题的影响。蒸气前体材料可以属于与包括水的相关蒸气反应物材料一起为MEMS提供抗静态阻力涂层的类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使涂层沉积在装置上的改进的沉积技术
本专利技术涉及涂层沉积的领域。尤其，描述了一种用于在装置上产生薄膜或涂层的改进的沉积技术，所述改进的沉积技术具有用于使自组装单层(selfassembledmonolayer)(SAM)涂层沉积在微机电结构(microelectro-mechanicalstructure)(MEMS)上的特别应用。
技术介绍
用于MEMS的生产方法利用了出于各种目的被沉积在基材上的材料的层或涂层。在一些情况下，层被沉积在基材上且然后被随后除去，比如当层被用作图案化的掩蔽材料且然后在图案转移至下层之后被除去时。在其它情况下，层被沉积，以作为完成的制造装置的一部分执行预定义的功能。用于沉积这些薄膜层或涂层的许多方法是本领域的那些技术人员已知的，例如：溅射沉积，其中等离子体被用于使来自目标材料(通常为金属)的原子溅射，且所溅射的原子沉积在基材上；化学蒸气沉积，其中活化的(例如，通过等离子体、辐射或温度，或其组合)物质在气相中反应(随后反应的产物沉积在基材上)或在基材表面上反应以在基材上产生反应的产物；蒸发沉积，其中蒸发的材料冷凝在基材上，以形成层；及通常从涂层材料的溶剂溶液旋涂(spin-on)、喷涂(spray-on)或浸涂(dip-on)沉积，其中溶剂随后被蒸发，以将涂层材料留在基材上。考虑到MEMS通常展示大的表面积与体积的比率，在它们的制造过程期间克服的最难的问题之一是静态阻力(stiction)的影响。静态阻力涉及在恢复力不能克服界面力比如毛细管引力、范德华引力及静电引力时产生的柔性的微结构表面的无意的粘连(adhesion)。为在最终的牺牲蚀刻之后表面MEMS与底下基材的粘连的释放静态阻力(releasestiction)主要是由液体毛细管力造成的。在历史上，已经开发了工程解决方案，以缓解静态阻力的问题。然而，在MEMS的正常操作期间，这些技术中的大部分不能防止粘连的发生。例如，在使用期间，归因于加速力或静电力，MEMS内的表面可以无意地变得接触。可选择地，在表面抵抗彼此冲击或剪切的应用中，一些表面可以无意地变得接触。然而，当粘连引力超过恢复力时，表面将永久地粘连到彼此上，因此造成装置故障。这种现象作为使用中的静态阻力(in-usestiction)是本领域已知的。为了减小静态阻力的影响，因此需要控制接触表面的地形学和/或化学组成。一种已知的解决方案涉及自组装单层(SAM)涂层在MEMS上的沉积。根据它们预期执行的功能，已经采用了许多不同的化学组成来形成SAM涂层。例如，本领域已经采用了SAM涂层，以提供具有疏水、亲水或生物活性功能的MEMS的区域。当需要被采用以提供抗静态阻力涂层时，常规方法是提供具有很好地键合到硅和/或二氧化硅表面上的无机部分(例如，硅烷化合物)和为装置提供疏水功能的有机部分(例如，长链碳氟化合物)的前体材料。在室温(20℃)和标准大气压力(760托)下，这样的前体材料趋向于处于液相中。因此，用于为MEMS沉积SAM抗静态阻力涂层的早期技术采用液体或湿法沉积技术。在Ashurst等的标题为“Dichlorodimethylsilaneasananti-stictionmonolayerforMEMS:Acomparisontotheoctadecyltrichlosilaneselfassembledmonolayer”，JournalofMicroelectromechanicalSystems，第10卷，第1期，3月(2001)和“Alkenebasedmonolayerfilmsasanti-stictioncoatingsforpolysiliconMEMS”，ProceedingsofSolid-stateSensor&ActuatorWorkshop,HiltonHead2000,HiltonHeadIsland,SC,第320-323页(2000)的文章中提供了两种实例。这些文章中的第一篇提供了在用作MEMS上的抗静态阻力单层的二氯二甲基硅烷(DDMS)和十八烷基三氯硅烷(OTS)之间的比较，而这些文章中的第二篇提供了在1-十八烯、十八烷基三氯硅烷(OTS)和全氟癸基三氯硅烷(FDTS)之间的比较。通过液体或湿法沉积技术来沉积的SAM涂层具有若干个显著的缺点。在第一种情况下，这些技术涉及复杂的过程控制需要。已知水(H2O)作为反应物材料起作用，以促进沉积反应，但是存在的过多的水起到促进前体材料的过度聚合的作用，导致材料的通常称为微粒污染(particulatecontamination)的大的块状物的形成。而且，采用这些技术产生大量的受污染的流出物，通常导致不充足的静态阻力预防且涉及高的生产成本。可用基于液体的方法来消除一些已知的问题的可选择的技术是所谓的气相加工技术。通常，气相加工允许较大的控制水平的材料存在于反应室中。它们还可以被开发利用，以保证精确且一致的(consistent)蒸气递送。通过实例，Ashurst等在“Improvedvapour-phasedepositiontechniqueforanti-stictionmonolayers”,ProceedingsoftheSPIE:PhotonicsWest2004,第5342卷,SanJose,CA.1月24日-29日，第204-211页(2004)教导了用于沉积二氯二甲基硅烷(DDMS)、四氢辛基三氯硅烷(FOTS)和全氟癸基三氯硅烷(FDTS)的SAM的气相沉积方法和设备；Zhuang等在“Vapor-phaseself-assembledmonolayersforanti-stictionapplicationsinMEMS”,JournalofMicroelectromechanicalSystems,第16卷,第6期,第1451-1460页,12月(2007)教导了在气相中从四氢辛基三氯硅烷(FOTS)、四氢辛基三乙氧基硅烷(FOTES)、四氢辛基甲基二氯硅烷(FOMDS)、全氟癸基三氯硅烷(FDTS)和十八烷基三氯硅烷(OTS)生长的SAM；Mayer等在“Chemicalvapordepositionoffluoroalkysilanemonolayerfilmsforadhesioncontrolinmicroelectromechanicalsystems”,J.Vac.Sci.Tecnol.B18(5).(2000年9月/10月)中教导了用于将四氢辛基三氯硅烷(FOTS)涂层应用到MEMS上的蒸气沉积技术；且美国专利公布第2005/0051086号教导了用于将六甲基二硅氮烷(HMDS)的层沉积在MEMS上的设备。然而，许多上述前体材料具有非常低的蒸气压，意味着在标准室温下产生非常少的蒸气。因此已经发展了许多方法，以利于采用这些前体材料的气相加工。美国专利公布第2002/0164879号描述了包括含气相烷基硅烷的分子的前体材料的采用。前体材料被采用，以在MEMS的基材表面上形成涂层。通过使无水的惰性气体鼓泡穿过含烷基硅烷的分子的液体源，以将气相中的分子运输到反应室中，将含烷基硅烷的分子引入到包含基材的反应室中。在约1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合于在装置结构上沉积涂层的沉积方法，所述方法包括：提供将在其内沉积所述涂层的加工室；向所述加工室提供一种或多种前体材料的蒸气；以及向所述加工室提供一种或多种反应物材料的蒸气；其中在所述加工室内形成沉积蒸气，所述沉积蒸气包括的所述反应物材料和所述前体材料的体积比率大于6:1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.01 GB 1115105.71.一种适合于在装置结构上沉积涂层的沉积方法，所述方法包括：提供将在其内沉积所述涂层的加工室；向所述加工室提供一种或多种前体材料的蒸气；以及向所述加工室提供一种或多种反应物材料的蒸气；其中在所述加工室内形成沉积蒸气，所述沉积蒸气包括的所述反应物材料和所述前体材料的体积比率大于10:1。2.根据权利要求1所述的沉积方法，其中所述反应物材料和所述前体材料的所述体积比率大于或等于50:1。3.根据权利要求1所述的沉积方法，其中所述反应物材料和所述前体材料的所述体积比率大于或等于100:1。4.根据任一前述权利要求所述的沉积方法，其中在所述加工室内的操作压力大于10托。5.根据权利要求1至3中任一项所述的沉积方法，其中在所述加工室内的操作压力大于或等于40托。6.根据权利要求1至3中任一项所述的沉积方法，其中在所述加工室内的操作压力大于或等于100托。7.根据权利要求1所述的沉积方法，其中通过从所述加工室外部运输所述一种或多种前体材料的蒸气，向所述加工室提供所述一种或多种前体材料的蒸气。8.根据权利要求7所述的沉积方法，其中通过使载气穿过一个或多个鼓泡室，将所述一种或多种前体材料的蒸气运输至所述加工室。9.根据权利要求1所述的沉积方法，其中通过从所述加工室外部运输所述一种或多种反应物材料的蒸气，向所述加工室提供所述一种或多种反应物材料的蒸气。10.根据权利要求9所述的沉积方法，其中通过使载气穿过一个或多个鼓泡室，将所述一种或多种反应物材料的蒸气运输至所述加工室。11.根据权利要求1、7、8中任一项所述的沉积方法，其中所述一种或多种前体材料包括全氟癸基三氯硅烷。12.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·奥哈拉，
申请(专利权)人：梅姆斯塔有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB